具有可變橢圓痕跡的振動(dòng)篩的動(dòng)態(tài)特性和篩選特性 修改版

1、具有可變橢圓軌跡的振動(dòng)篩的動(dòng)態(tài)特性和篩選特性HE Xiao-mei, LIU Chu-sheng摘要：振動(dòng)篩理想的運(yùn)動(dòng)特性是根據(jù)篩選過程原理得出恒定床的厚度。有一種新的關(guān)于振動(dòng)篩具有可變橢圓軌跡的理論，是根據(jù)一個(gè)準(zhǔn)確的力學(xué)模型所需的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特征來構(gòu)造的。它采用多自由度的振動(dòng)理論，對(duì)振動(dòng)篩特性進(jìn)行了分析，得出該振動(dòng)篩的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)和它的運(yùn)動(dòng)軌跡是線性、圓形或橢圓形的。動(dòng)力學(xué)方程的穩(wěn)定的解決方案給出了振動(dòng)篩的計(jì)算機(jī)模擬運(yùn)動(dòng)。工藝參數(shù)，包括振幅，運(yùn)動(dòng)速度和拋擲指數(shù)，通過理論計(jì)算得到了沿篩面五個(gè)具體的分層。結(jié)果表明，新設(shè)計(jì)的振動(dòng)篩按照理想的痕跡運(yùn)動(dòng)。因此可以有效地改進(jìn)篩分效率和處理能力。關(guān)鍵詞：可變橢圓

2、軌跡；篩選過程中恒層厚度；動(dòng)態(tài)模型；運(yùn)動(dòng)特性；屏蔽特性1.引言篩選操作是煤處理的重要組成部分。振動(dòng)篩廣泛用于篩選工具。振動(dòng)篩，如直線振動(dòng)篩，圓振動(dòng)篩網(wǎng)或橢圓振動(dòng)篩，有一個(gè)簡(jiǎn)單的平移運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)在篩面上遵循相同的路徑，使畫面具有不斷的運(yùn)輸速度和投擲指數(shù)，從而導(dǎo)致低篩分效率。充足的投擲指數(shù)，提高了加工能力，打破了馬達(dá)的壟斷，降低了工作強(qiáng)度。在本文中，我們新的設(shè)計(jì)報(bào)告中的振動(dòng)篩與變速運(yùn)動(dòng)的痕跡是根據(jù)篩選過程中的原則來判斷的。不同部位振動(dòng)篩通過不同的橢圓軌跡和所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)而做理想的運(yùn)動(dòng)。從而在篩面的處理能力和效率上都可以得到提高。2.理想的振動(dòng)篩表面和對(duì)變橢圓痕跡常見的振動(dòng)的建議2.1常見的振動(dòng)屏幕的篩

3、選特性振動(dòng)篩通常在一個(gè)固定的振動(dòng)強(qiáng)度工作，在篩網(wǎng)表面材料移動(dòng)拋出，滾動(dòng)或滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)。料粒度廣泛分布在進(jìn)料端，能量傳遞和物料顆粒從振動(dòng)篩篩退。因此，大量的顆粒從進(jìn)料端進(jìn)入。該材料的1/4第一次穿過篩網(wǎng)表面，從而影響了1/2的篩選并降低了加工能力。該運(yùn)動(dòng)減少或者多于細(xì)粒材料的數(shù)量。因此，篩分效率大幅下降。同時(shí)料粒度變得均勻，并且所述施加振動(dòng)的材料遭受最小的損失。這種增加會(huì)導(dǎo)致該材料的篩床深度處比進(jìn)給端厚，而在放電結(jié)束時(shí)較薄。這種運(yùn)動(dòng)是一個(gè)不對(duì)稱的沿篩網(wǎng)表面滲透的影響篩分效率和處理能力的運(yùn)動(dòng)。常見的篩選特性如圖1。 2.2篩面和實(shí)施的理想方案根據(jù)篩選過程的原則和厚度，理想的篩網(wǎng)表面描述如下。在篩網(wǎng)的進(jìn)

4、料端具有更大的篩選指數(shù)和較高的材料輸送速度，這使得散料迅速滲入和快速篩除。材料的層壓有時(shí)候和增加的細(xì)粒材料通過網(wǎng)格。篩網(wǎng)上有一個(gè)適當(dāng)?shù)耐稊S指數(shù)，在它的中間部分物料輸送速度高。這是有利于穩(wěn)定細(xì)粒物料的均勻穿透。物料輸送速度鄰近最低指數(shù)時(shí)的排出端上的物料留在篩網(wǎng)上，并使之后的滲透更完整。目前有兩種方法可用來提高篩分效率。第一個(gè)是從多個(gè)進(jìn)料口添加材料篩面。但是在實(shí)際使用中，特別麻煩的是控制不同材料顆粒的分布。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中很少使用。第二種方法是采用新的篩選設(shè)備，例如，一個(gè)恒定厚度的篩面。新篩面的材料使運(yùn)動(dòng)面保持相同，或厚度增加。它實(shí)現(xiàn)了一種更理想的運(yùn)動(dòng)。與恒定厚度相關(guān)的主要問題是篩面占地面積較大

5、，結(jié)構(gòu)復(fù)雜和難以維護(hù)。一個(gè)篩分效率好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單還是必要的。我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)可變的橢圓軌跡，是一種新的基于振動(dòng)篩在一個(gè)理想的篩面運(yùn)動(dòng)中使用的原料煤分類。振動(dòng)篩的尺寸為米，進(jìn)料粒度050毫米，分級(jí)粒度為6毫米。橢圓振動(dòng)在結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上分為圓形和直線振動(dòng)篩。長(zhǎng)橢圓的短決確定物料配送并影響物質(zhì)的松動(dòng)，并且是很精確的。3.振動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型分析變橢圓軌跡 我們把激振力偏離中心重力，把振動(dòng)篩改變新的運(yùn)動(dòng)模式。振動(dòng)的剛度矩陣隔振彈簧是不為零的，在這些的情況下，振動(dòng)系統(tǒng)有多個(gè)自由度，輕微的橫搖忽略了簡(jiǎn)化研究。運(yùn)動(dòng)被認(rèn)為是一個(gè)剛性梁的線性振動(dòng)縱向?qū)ΨQ平面。在每一個(gè)點(diǎn)振動(dòng)是一個(gè)結(jié)合的重力和篩面俯仰重心。以往的研

6、究忽略了在水平和垂直篩面方向的彈性力對(duì)振動(dòng)擺動(dòng)的影響。一個(gè)精準(zhǔn)的三微分方程組成的動(dòng)態(tài)模型，包括耦合在垂直方向上和水平方向上的的自由度和搖擺方向的建議。 該振動(dòng)篩的數(shù)學(xué)模型如圖2所示。重力的中心，作為在靜態(tài)的直角坐標(biāo)系原點(diǎn)。聯(lián)立廣義坐標(biāo)得出微分方程，利用重心坐標(biāo)，和擺動(dòng)的偏角，可以寫出 其中是振動(dòng)篩的質(zhì)量；是重力相對(duì)慣性的中心的中心力矩,和沿著和的位移方向；和沿著和的速度方向；和在和的加速度方向，擺動(dòng)角位移是，安裝角度是；,和的阻尼系數(shù)在,和方向，和是支承剛度系數(shù)沿著和方向的彈簧，是由得出的，其中為偏心半徑，質(zhì)量偏心塊的磁角頻率在1和2之間，夾角在和方向，阻尼力很小可以忽略不計(jì)。則式（1）可以可

7、簡(jiǎn)化為式（2）。 4.變橢圓振動(dòng)篩的運(yùn)動(dòng)和篩選的效果分析4.1運(yùn)動(dòng)參數(shù)的分析自由振動(dòng)理論多用于強(qiáng)制解決一個(gè)穩(wěn)定的振動(dòng)方案，如下： 替代公式（3）中的參數(shù)代入式（2）得到： 一個(gè)三維坐標(biāo)點(diǎn)在屏幕上的運(yùn)動(dòng)方程是： 上式也可以簡(jiǎn)化為式（5） 用數(shù)學(xué)的方法來消除時(shí)間參數(shù)，在式（5）給出的結(jié)果如式（6）所示。 當(dāng)，點(diǎn)的軌跡是一條線。當(dāng)時(shí)，點(diǎn)的軌跡是一個(gè)圓。在一般情況下，方程（6）表示橢圓的方程。坐標(biāo)系逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)度提供一套新的坐標(biāo)。消除后得到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的橢圓方程如式（7）。 其中 主要包括橢圓軸和X軸之間，表示為： 由此我們知道，篩面上某一點(diǎn)移動(dòng)一行或一圈，其它的沿著橢圓移動(dòng)。只要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整旋轉(zhuǎn)的相對(duì)位置偏

8、心塊的中心和重心，會(huì)在篩面上得到變橢圓運(yùn)動(dòng)。這得到了一個(gè)合理的拋擲指數(shù)，交貨速度并提高篩分效率。4.2分析運(yùn)動(dòng)軌跡和篩選效率 可考慮通過一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)解得到振動(dòng)篩： 振動(dòng)篩在任何點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程： 式（8）表明，重心軌跡近似圓形，并且在振幅水平和垂直方向之間3.5毫米和5毫米。圖3顯示了重心三自由度運(yùn)動(dòng)。圖3給出了水平和垂直方向之間的相位差以及振幅的擺角。 我們可以獲得的顯示運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)特性的痕跡，大的單軸振動(dòng)篩有三度自由，如圖4所示。這些被發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)迫振動(dòng)是應(yīng)有穩(wěn)定解的。在圖4，是重心，是勵(lì)磁機(jī)；是聯(lián)系軸之間的中心重力和激振器的軸。在圖4中分析不同點(diǎn)我們發(fā)現(xiàn)： 1）重心的運(yùn)動(dòng)近似圓形。如果剛度系

9、數(shù)支撐彈簧的，滿足條件，然后運(yùn)動(dòng)是循環(huán)一個(gè)半徑的圓周運(yùn)動(dòng)， 2）對(duì)于來說是正常線,運(yùn)動(dòng)沿各點(diǎn)大致承線性。在篩面上所有點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)對(duì)稱分布、并集中于中心線。如果中心重力和線之間的距離是，然后振動(dòng)篩的慣性半徑為，勵(lì)磁機(jī)的軸線和重力中心之間的距離是，那么可以表示為： 3）振動(dòng)篩上的不同點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)主要是不同的尺寸形狀和傾角的橢圓形的路徑，。該傾斜角度沿線，與短軸的長(zhǎng)度是相同的，這些橢圓接近。 4）一個(gè)橢圓軌跡的路徑較長(zhǎng)，在進(jìn)料端，這意味著橢圓的長(zhǎng)軸越大。大橢圓長(zhǎng)軸逐漸從進(jìn)料端進(jìn)入短篩面中間的部分。這個(gè)長(zhǎng)度確定材料的篩選率。結(jié)果表明，進(jìn)料端具有較強(qiáng)的篩選材料能力，這使得大粒度的材料有足夠的能量移動(dòng)。這是非常好

10、的層網(wǎng)材料并且增加了材料穿過篩網(wǎng)的概率，提高了篩分效率。 5）式（4）一個(gè)點(diǎn)的速度是表示為： 五個(gè)特定的點(diǎn)沿篩面，如圖5所示，選擇變研究變化的運(yùn)動(dòng)路徑移動(dòng)時(shí)，從進(jìn)料端向篩面的放電端。因?yàn)樗俣妊h(huán)的最大速度和作為一種測(cè)量參考。我們主要考慮,把作為一個(gè)參考，用水平速度預(yù)測(cè)材料的運(yùn)輸速度。從表1我們知道物料從進(jìn)料端到排出端速度沿篩面減小。這個(gè)理想的運(yùn)動(dòng)特性與篩面一致。因此，有可能沿表面保持一個(gè)適當(dāng)?shù)拇矊雍穸龋@會(huì)提高篩分效果。 6）拋擲指數(shù)，表示投擲加速度的大小，當(dāng)它作用于材料的顆粒時(shí)，可以表示為： 式（13）表明，影響分層效果的主要因素之一是拋擲指數(shù)與幅度。從圖4和表1，我們知道，進(jìn)料端逐漸變小拋

11、擲指數(shù)越大，從首端到篩面的中間部分。這保證了該篩面的不同部分都有合理的拋擲指數(shù)。目的是加強(qiáng)屏蔽效應(yīng)。等式（13）預(yù)測(cè)，投擲在進(jìn)料端的指數(shù)是3.91，而同規(guī)格橢圓是3.17，增加了18.93%。這有效地促進(jìn)較厚的材料的層壓段。表1所示的結(jié)果表明，該振動(dòng)角的路徑為橢圓形，逐漸使進(jìn)料端更小，以排出篩網(wǎng)的末端。通過一個(gè)適當(dāng)?shù)钠帘涡?yīng)，使用較薄的材料網(wǎng)，這使得細(xì)晶材料加劇層疊并穿透網(wǎng)眼，這改善了實(shí)際篩網(wǎng)表面的工作效率。 5.結(jié)論 1）振動(dòng)篩上的不同點(diǎn)的軌跡都是橢圓路徑。根據(jù)該原則提出了一種新的變橢圓振動(dòng)篩運(yùn)動(dòng)軌跡。運(yùn)動(dòng)模式符合對(duì)篩面運(yùn)動(dòng)特性的理想。因此，增加了篩選能力和流程效率。2）對(duì)振動(dòng)理論的運(yùn)動(dòng)學(xué)分

12、析，研究了不同參數(shù)會(huì)如何改變影響篩面的運(yùn)動(dòng)。得到運(yùn)動(dòng)學(xué)振動(dòng)篩的運(yùn)動(dòng)參數(shù)痕跡是直線，圓形或橢圓形。3）振動(dòng)篩運(yùn)動(dòng)軌跡是通過計(jì)算機(jī)模擬得到的。篩選工藝參數(shù)，包括振幅，速度和拋擲指數(shù)的五個(gè)具體點(diǎn)，沿篩面進(jìn)行計(jì)算。這些參數(shù)對(duì)篩分效率的關(guān)系。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)模式振動(dòng)篩符合理想的篩選運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)能夠有效地提高篩分效率。4）勵(lì)磁機(jī)的軸中心位置，相對(duì)振動(dòng)篩的重心，為篩選高效極其重要。因此，我們可以設(shè)計(jì)在不增加功耗的能力下處理調(diào)整振動(dòng)篩的軸中心的相對(duì)位置，這一點(diǎn)需要進(jìn)一步研究。致謝 對(duì)于中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金這項(xiàng)工作所提供的的財(cái)政支持，（50574091和50774084），表示誠摯的感謝。參考文獻(xiàn)1 Wen

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